專利名稱：車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法
技術領域：
本發明涉及車輛性能路試檢測方法技術領域，具體來說是一種車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，是車輛在規定的試驗環境條件下瞬態路試在怠速工況、加速工況、等速工況、減速工況檢測燃料消耗量后，把路試環境狀態下所測的燃料消耗量校正成標準環境狀態下燃料消耗量的一種檢測方法，使不同車型的燃料消耗量能夠在統一的基準狀態條件下進行比較和評價。
背景技術：
現有車輛路試燃料消耗量檢測方法有兩種，第一種是JT711 - 2008《營運客車燃料消耗量限值及測量方法》和JT719 - 2008《營運貨車燃料消耗量限值及測量方法》，屬于等速路試檢測燃料消耗量；第二種是其他相關標準規定的瞬態路試檢測燃料消耗量，瞬態路試是由怠速工況、規定加速度值的加速工況、規定車速點的等速工況、減速工況四種不同路試負荷所組成。發明專利申請《車輛等速路試標準狀態燃料消耗量校正方法》只是解決了等速工況的油耗校正問題，如何把車輛瞬態各種工況環境狀態下的檢測燃料消耗量都校正在標準環境狀態下的燃料消耗量，進行燃料消耗量統一性檢測和評價，現有技術存在許多缺陷和空白。
發明內容
本發明的目的在于提供一種車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，準確性高、快捷、簡單，使路試燃料消耗量進行的檢測和比較具有統一性和可比性，能夠使車輛路試更好、更全面地反映真實的行駛工況，通過對不同類別的車輛試驗統計，得到不同類別車輛典型的瞬態路試工況模型。本發明通過以下技術方案來實現。一種車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，其特征在于:把車輛在瞬態路試環境狀態下怠速、加速、等速、減速的四種工況所檢測的燃料消耗量校正成標準環境狀態燃料消耗量的方法，把車輛瞬態路試負荷和發動機負荷都校正在標準環境狀態下進行燃料消耗量檢測和評價，其中路試得到各車速點的車輛行駛總阻力RT、行駛阻力校正系數K值，路試測量各時間區間Λ t內的燃料消耗量為Λ Q，計算標準環境狀態發動機單位動力的燃料消耗率δ，在怠速、等速、加速、減速四種工況分別校正得到各工況標準環境狀態下的燃料消耗量Λ Qb:
1)在怠速工況，燃料消耗量為ΛQbl，則Λ Qbl= Δ Q/a, a為發動機功率修正系數；
2)在等速工況，燃料消耗量為ΛQb2，如果對發動機附件消耗動力校正，則5 = AQ /[aX (RT + ΜΕ)]，Λ Qb2 = δ X (KXRT + ME),ME是按發動機轉速估算的發動機附件消耗當量動力，如果不對發動機附件消耗動力校正，則Λ Qb2= Δ QXK/a ；
3)在加速工況，燃料消耗量為ΛQb3，按時間區間Λ t內的平均車速計算K值和發動機轉速，按實際加速度或規定加速度，計算車輛慣性加速負荷RG和δ，如果對發動機附件消耗動力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ME) ], Δ Qb3 =δ X (KX RT + RG + ΜΕ)，如果不對發動機附件消耗動力校正，則δ = Λ Q / [ aX (RT + RG) ]，Λ Qb3= δ X (KXRT + RG)；
4)在減速工況，燃料消耗量為Λ Qb4，則Λ Qb4 = Δ Q/a ；
把檢測全過程每個工況內全部時間區間的Λ Qb累加，即得到車輛瞬態路試標準環境狀態下的檢測燃料消耗量QbO，即QbO= Δ Qbl +Δ Qb2 +Δ Qb3 +Δ Qb4。如規定的瞬態路試沒有怠速工況或減速工況，則怠速工況或減速工況的Λ Q=O,如需簡化也可以對怠速工況或減速工況很小比率的油耗不進行校正。本發明的技術優點如下:
(O為簡化計算，Λ t可以是每一個工況的規定時間或實際時間，不同規定加速度值的工況也可以為單獨的加速工況，只需對每一個工況的燃料消耗量進行一次校正。(2)同一車輛相同擋位、車速，在路試環境狀態下和標準環境狀態下的發動機附件消耗的當量動力ME基本相同，慣性加速負荷RG也基本相同。可以按所掛擋位變速箱傳動t匕、主傳動比、車速、輪胎半徑來計算發動機轉速并估算附件消耗功率與發動機額定功率的權重系數。(3)慣量系數Kg可在1.0 1.4范圍內確定，即車輛旋轉件(含發動機轉動件)的當量慣量可在車輛質量m的O 40%范圍內確定，擋位越低，百分比越高；乘用車百分比偏高，貨車百分比偏低；裝載量越大，百分比偏低。在路試車輛空擋滑行測量路試阻力RT時，由于沒有發動機轉動件當量慣量等原因，Kg較小可在1.0 1.05范圍確定，如忽略車輛旋轉件當量慣量，則取Kg為1.0。(4)在同一車速點，設定校正前后行駛負荷的標準環境狀態下的發動機單位動力的燃料消耗率δ近似相等，與實際情況基本相符。由上述可見，本發明把車輛路試負荷和發動機動力都校正在標準環境狀態下，即是把車輛瞬態路試怠速、加速、等速、減速四種工況所測的燃料消耗量換算成標準環境狀態下的燃料消耗量，在統一的基準條件下準確檢測和評價，具有準確性高、快捷、簡單等優點。本發明對路試燃料消耗量進行的檢測和比較具有統一性和可比性，使車輛路試更好、更全面地反映真實的行駛工況，通過對不同類別的車輛試驗統計，得到不同類別車輛典型的瞬態路試工況模型，如城市公交客車四工況、商用車六工況、乘用車十五工況，即分別由怠速、加速、等速、減速四種不同工況所組成。
具體實施例方式本發明車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，是一種把車輛在瞬態路試環境狀態下怠速、加速、等速、減速的四種工況所檢測的燃料消耗量校正成標準環境狀態燃料消耗量的方法，把車輛瞬態路試負荷和發動機負荷都校正在標準環境狀態下進行燃料消耗量檢測和評價，其中路試得到各車速點的車輛行駛總阻力RT、行駛阻力校正系數K值，路試測量各時間區間Λ t內的燃料消耗量為Λ Q，計算標準環境狀態發動機單位動力的燃料消耗率δ，在怠速、等速、加速、減速四種工況分別校正得到各工況標準環境狀態下的燃料消耗量Λ Qb:
1)在怠速工況，燃料消耗量為ΛQbl，則Λ Qbl= Δ Q/a, a為發動機功率修正系數；
2)在等速工況，燃料消耗量為ΛQb2，如果對發動機附件消耗動力校正，則5 = AQ /[aX (RT + ΜΕ)]，Λ Qb2 = δ X (KXRT + ME),ME是按發動機轉速估算的發動機附件消耗當量動力，如果不對發動機附件消耗動力校正，則Λ Qb2= Δ QXK/a ；
3)在加速工況，燃料消耗量為ΛQb3，按時間區間Λ t內的平均車速計算K值和發動機轉速，按實際加速度或規定加速度，計算車輛慣性加速負荷RG和δ，如果對發動機附件消耗動力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ΜΕ) ], Δ Qb3 =δ X (KX RT + RG + ME)，如果不對發動機附件消耗動力校正，則δ = Λ Q / [ aX (RT + RG) ]，Λ Qb3= δ X (KXRT + RG)；
4)在減速工況，燃料消耗量為ΛQb4，則Λ Qb4 = Δ Q/a ；
把檢測全過程每個工況內全部時間區間的Λ Qb累加，即得到車輛瞬態路試標準環境狀態下的檢測燃料消耗量QbO，即QbO= Δ Qbl +Δ Qb2 +Δ Qb3 +Δ Qb4。如規定的瞬態路試沒有怠速工況或減速工況，則怠速工況或減速工況的Λ Q=O,如需簡化也可以對怠速工況或減速工況很小比率的油耗不進行校正。下面更具體進行描述:
按GB18352.3-2005《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國II1、IV階段)》規定，應把在檢測狀態道路上測定的汽車行駛阻力FT或功率PT校正為標準狀態下的行駛阻力FTb=KXFT 或功率 PTb=KXPT。校正系數為K=RRX [I + KRX (t — tb) ]/RT + RaX P b/ ( P tXRT)。式中:RR—車速V時測定的滾動阻力；
Ra—車速V時測定的空氣阻力；
RT 一車速V時試驗測定的汽車行駛總阻力，RT = RR + Ra ；
KR 一滾動阻力的溫度校正系數，取8.64 X IO^V0C ； t 一道路試驗時大氣溫度，°C; tb—標準狀態大氣溫度，°C ；
P t—試驗環境條件下的空氣密度；
P b—標準狀態下的空氣密度；
在路試環境條件下的t和P t是測量已知值，但是滾動阻力RR與總阻力RT之比RR/RT以及空氣阻力Ra與總阻力RT之比Ra/RT是車速的函數，等速時K是常量，變速時K是變量。發動機附件消耗動力是發動機轉速的函數，在加速工況或等速工況，可以對發動機附件消耗動力校正或不校正，如需簡化也可以對怠速工況或減速工況很小比率的油耗不進行校正。分四種工況分別對檢測燃料消耗量校正，其具體步驟如下:
1、路試得到RT和K
通過路試得到檢測環境狀態下各車速點的RT，用車速的二次方得到路試行駛阻力公式:RT =a + bXV + cXV2，V是車速，單位km/h，如果瞬態工況規定的車速點不多，可以直接測量各車速點的路試行駛阻力RT，無需得到車速二次項的回歸路試行駛阻力公式。按不同車輛或輪胎類型試驗統計得到的車輪行駛滾動阻力系數f公式，f也是車速的函數，計算可得各車速點的RR=fXmXg，m為車輛質量，單位kg，g為重力加速度，可以取9.81m/s2，從而可得各車速點的RR/RT以及Ra/RT=1-RR/RT，路試檢測環境狀態下的P t和t是定值，從而可計算得到車輛各車速點的K值，標準環境狀態下的行駛負荷Rbl=KXRT, Rbl= FTb，設路試環境狀態在時間區間Λ t內所測燃料消耗量為Λ Q，標準環境狀態下的燃料消耗量為Λ Qb，標準環境狀態下的發動機單位動力的燃料消耗率為δ，設同一車速的Rbl、RT兩點負荷δ近似相等。2、怠速工況的燃料消耗量校正
怠速工況的車輛是變速器置空擋，離合器結合，或者是變速器掛上擋、離合器脫開，車輛不存在行駛阻力，無需對行駛阻力校正，但要考慮發動機怠速工況動力的標準環境狀態燃料消耗量校正，設在檢測環境狀態怠速工況的發動機動力Mg，Mg校正在標準環境狀態下的發動機動力Mgb=aXMg，a為發動機功率修正系數，在路試檢測環境狀態下為測量已知值，S = AQ/( aXMg)，Λ Qbl=MgX δ =MgX Δ Q/( aXMg)= Λ Q/a。在整個怠速工況中，可以對每個時間區間Λ t內所測燃料消耗量Λ Q進行修正后再累加，或者累加該工況的全部檢測燃料消耗量后再校正，得到該怠速工況的路試標準環境狀態燃料消耗量。3、等速工況的燃料消耗量校正
如對發動機附件消耗動力校正，按發明專利申請《車輛等速路試標準狀態燃料消耗量校正方法》，以發動機轉速或車速估算附件消耗功率與額定功率的權重系數，計算發動機附件消耗當量動力 ME，5 = AQ / [aX (RT + ME)]，AQb = δΧ (KXRT+ ΜΕ)。如果簡化不對發動機附件消耗動力校正，則Λ Qb2 = Δ QXK/a，修正后再累加，或者累加該工況的全部檢測燃料消耗量后再校正，得到該等速工況的路試標準環境狀態燃料消耗量。4、加速工況的燃料消耗量校正
在每一個時間區間At = t2 — tl對應有V2和VI，按平均車速V平=0.5X(V2 + V1)計算得到該時間區間內的平均K值。實際加速度A= (V2-V1)/[3.6X (t2 —tl)]，單位m/s2，也可用規定加速度代替A計算，得到慣性加速負荷RG=KgXmXA, Kg為慣量系數，可在1.0 1.4之間按車輛類型、裝載狀態和擋位來確定，得到該平均車速點標準環境狀態下的路試負荷Rb I=K XRT。如果對發動機附件消耗動力校正，S = AQ / [ aX(RT + RG +ΜΕ) ], Δ Qb3 = δ X (RbI + RG + ME) = δ X (KXRT + RG + ME);如果不對發動機附件消耗動力校正，S = AQ / [ aX(RT + RG)]，AQb3 = δ X (KX RT + RG)，修正后再累加，得到該加速工況的路試標準環境狀態燃料消耗量。可以把不同規定加速度值連續加速工況中2秒換擋的中間時刻作為工況轉變的時刻。5、減速工況的燃料消耗量校正
減速工況通常全松油門，發動機的功率與路試負荷關系不大，不同的路試負荷主要是使車輛的減速度不同，減速工況時間較短，當減速度小于規定值時，需略加制動，所以，可以忽略檢測環境狀態對路試負荷的影響，只考慮發動機動力的標準環境狀態校正，與怠速工況的燃料消耗量校正類同，Λ Qb4 = Λ Q/a。本發明車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，按GB18352.3-2005《輕型汽車污染物排放限值及測量方法》，以乘用車瞬態市區循環單元為例來說明其具體實施方式
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1、按規定的乘用車滑行質量m，kg，可以使車速超過110km/h后空擋滑行，測量20±5km/h，60±5km/h，100±5km/h 三個車速區間的滑行時間，得到 20km/h、60km/h、100km/h三個車速點的減速度，則可以得到三個車速點的路試行駛阻力，得到車速二次項的回歸路試行駛阻力公式:RT =a + bXV + cXV2。如果瞬態工況規定的車速點不多，可以直接測量各車速點的路試行駛阻力RT，簡化無需得到車速二次項的回歸路試行駛阻力公式。按試驗統計的經驗公式，乘用車的車輪滾動阻力系數f是車速的函數，車輪滾動阻力RR =mXgXf，可得各車速點的RR/RT、Ra/RT=1_RR/RT以及各車速點的K，根據路試環境狀態的氣溫、氣壓、濕度可得發動機功率修正系數a。2、乘用車按規范的市區循環檢測瞬態路試燃料消耗量，設取樣時間區間為ls，在Os至Ils進入怠速工況，Is內的測量燃料消耗量為Λ Q，則Λ Qbl = Δ Q/a。3、在Ils至15s進入加速工況,規定掛擋為I擋,加速度為1.04 m/s2,計算每一秒內的加速度A= (V2 - VI)/3.6，m/s2，或者A取規定加速度1.04 m/s2，計算平均車速點V平=0.5X (V2 + VI)的K值，計算Rbl=KXRT,乘用車可以設變速箱I擋Kg為1.4、II擋Kg為1.14、111擋K為1.08、IV擋Kg為1.06，可得RG =1.4XmXA,如果對發動機附件消耗動力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ΜΕ)],Δ Qb = δ X (KX RT + RG + ME)，如果不對發動機附件消耗動力校正，則S = AQ/ [ aX (RT + RG) ], Δ Qb2 = δ X (KX RT + RG)，加速工況平均車速點估算ME與下面的等速工況相同。4、在15s至23s進入等速工況,規定掛擋為I擋，等速為15km/h,計算該車速對應的發動機轉速n=15X CilXiO)/ (0.377 X R)，il為I擋傳動比，iO為主傳動比，R為車輪計算滾動半徑，單位m，可以設附件消耗功率與額定功率的權重系數是發動機轉速的一次或多次函數，通常可以設定額定轉速為0.1，怠速為0.03，計算發動機附件消耗當量動力ME，計算該規定車速點的K值并作為定值，測量Is內的燃料消耗量Λ Q，δ = Λ Q /[aX (RT +ΜΕ)],Δ Qb3 =δΧ (KXRT + ME)。如簡化不對 ME 進行校正，則Λ Qb3 = Δ QXK/a05、在23s至28s進入減速工況，Λ Qb4 = AQ /a。標準規定的其它怠速、加速、等速、減速工況的檢測方法同理類推。6、把檢測過程每個工況內全部時間區間的Λ Qb累加，即得到車輛瞬態路試標準狀態的檢測燃料消耗量QbO。如簡化計算，可以檢測取樣時間為Is不變，設定At分別為整個工況的規定時間或實際時間，如怠速工況為Os至11s，加速工況為Ils至15s，等速工況為15s至23s，減速工況為23s至28s，得到每個工況內的累加路試檢測燃料消耗量Λ Q，每個工況只需一次計算校正得到該工況的Λ Qb。
權利要求
1.車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，其特征在于:把車輛在瞬態路試環境狀態下怠速、加速、等速、減速的四種工況所檢測的燃料消耗量校正成標準環境狀態燃料消耗量的方法，把車輛瞬態路試負荷和發動機負荷都校正在標準環境狀態下進行燃料消耗量檢測和評價，其中路試得到各車速點的車輛行駛總阻力RT、行駛阻力校正系數K值，路試測量各時間區間Λ t內的燃料消耗量為Λ Q，計算標準環境狀態發動機單位動力的燃料消耗率δ，在怠速、等速、加速、減速四種工況分別校正得到各工況標準環境狀態下的燃料消耗量 Δ Qb: 1)在怠速工況，燃料消耗量為ΛQbl，則Λ Qbl= Δ Q/a，a為發動機功率修正系數； 2)在等速工況，燃料消耗量為ΛQb2，如果對發動機附件消耗動力校正，則5 = AQ /[aX (RT+ ME)]，AQb2 =δ X (KXRT + ΜΕ)，ΜΕ是按發動機轉速估算的發動機附件消耗當量動力，如果不對發動機附件消耗動力校正，則Λ Qb2= Δ QXK/a ； 3)在加速工況，燃料消耗量為ΛQb3，按時間區間Λ t內的平均車速計算K值和發動機轉速，按實際加速度或規定加速度，計算車輛慣性加速負荷RG和δ，如果對發動機附件消耗動力校正，S = AQ / [ aX (RT + RG + ΜΕ) ], Δ Qb3 =δ X (KX RT + RG + ME)，如果不對發動機附件消耗動力校正，則δ = Λ Q / [ aX (RT + RG) ]，Λ Qb3= δ X (KXRT + RG)； 4)在減速工況，燃料消耗量為ΛQb4，則Λ Qb4 = Δ Q/a ； 把檢測全過程每個工況內全部時間區間的Λ Qb累加，即得到車輛瞬態路試標準環境狀態下的檢測燃料消耗量QbO，即QbO= Δ Qbl +Δ Qb2 +Δ Qb3 +Δ Qb4。
2.根據權利要求1所述車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，其特征在于:如規定的瞬態路試沒有怠速工況或減速工況，則怠速工況或減速工況的Λ Q=O,如需簡化也可以對怠速工況或減速工況很小比率的油耗不進行校正。
全文摘要
一種車輛瞬態路試標準狀態燃料消耗量檢測方法，是把車輛瞬態路試負荷和發動機負荷都校正在標準環境狀態下進行燃料消耗量檢測和評價，路試測量各時間區間△t內的燃料消耗量△Q，在怠速、加速、等速、減速四種工況分別采用路試負荷系數、發動機功率修正系數進行校正，得到各工況標準環境狀態下的燃料消耗量△Qb，把檢測全過程每個工況內全部時間區間的△Qb累加，即得到車輛瞬態路試標準狀態的檢測燃料消耗量Qb0，具有準確性高、快捷、簡單等優點。
文檔編號G01F9/02GK103115651SQ20131005997
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者李軍, 吳明, 劉越琪 申請人:廣東交通職業技術學院